修改后悬挑外脚手架施工方案.doc

一、工程概况1.工程名称：阜丰豪庭(一期)商住楼工程2.工程地点：中山市阜沙镇阜港西路3.建设单位：中山市广弘房地产开发有限公司4.设计单位：中山市水利水电勘测设计征询有限公司5.监理单位：广东达安工程项目管理有限公司6.施工单位：中山市大宇建筑工程有限公司7.工程类别及等级：二类8. 施工工期：720天9.工程质量等级：市优良工程10、由梁卫超担任项目经理，刘建民担任技术负责人。本工程位于中山市阜沙镇阜港西路。现建一期第二段1416、22、23栋；建筑面积约为18922.27m2，该工程是11+1层框架结构组成的建筑，建筑高度为38.5米；底层为商铺，层高高度为5.5米，以上标准层为3米。二、脚手架工程设计及搭设参数本工程外脚手架采用全封闭悬挑双排外脚手架，计划在二层平面设工字钢悬挑并钢丝绳斜拉结构，在九层平面设钢管斜撑并附加钢丝绳斜拉卸荷结构。（见附图1、2）脚手架钢管选用483.5；外挑工字钢采用I18，长度约为2.9米（阳台为4.4m）；固定工字钢在楼面上用216的圆钢，距外墙边为1.3米。立杆纵向间距为1.5米，内立杆距外墙0.35m，外立杆距外墙面为1.4米，大横杆间距为1.8米，小横杆长度为1.5米。脚手架与建筑物的连墙拉结采用拉筋和顶撑配合使用的刚性连接方式:拉筋用6.5 钢筋，顶撑用483.5钢管，水平距离4.5m，竖向距离为3.6米。卸荷钢丝绳吊点水平间距以2个立杆间距为准，即1.52=3.0m；钢丝绳张拉高度为两步架高，即1.82=3.6m，吊点距墙面1.4m，斜拉钢丝绳与水平短横杆的交角的正切值tan=3.6/1.4=2.571（见附图2）。悬挑架高113.0米=33.0米,再上女儿墙约1.35米及高出女儿墙1米,总计:33.0+1.35+1.0=35.35米,故按35.35米对悬挑架高度计算荷载及对水平悬挑梁进行强度、刚度、稳定性等验算。三、悬挑架的荷载取值及水平悬挑梁设计3.1悬挑架荷载的取值与组合3.1.1计算基数：计算高度 H=35.35m 步 距 h=1.8m立杆纵距 la=1.5m 立杆横距 lb=1.05m查扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ302023）：钢管自重 G1=0.0384 KN/m 挡脚板自重G2=0.0132 KN/m安全网自重 G3=0.01 KN/m 外立杆至墙距 ld =1.40m施工活荷载 qk= 2 KN/m2 内立杆至墙距 lc =0.35m3.1.2脚手架结构自重（涉及立杆、纵、横水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件）；查扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ302023）附表A-1得：架体每米高度一个立杆纵距的自重 gk1=0.1248KN/mNG1K = Hgk1 = 35.350.1248 = 4.4117KN3.1.3构配件自重（涉及脚手板、防护栏杆、挡脚板、密目网等）外立杆竹笆板，按2步设一层计，共11层，单位荷重按0.14kN/m2（按实）计：NG2K-1 =（11lalb0.103）/2103= (111.051.50.14)/2103 = 771.75N栏杆、挡脚板（按11层计，栏杆每步架1根）NG2K-2 =（211laG1+11G2）103=（2111.50.0384+110.0132）103 =1412.4N安全网NG2K-3 =HlaG3103 = 35.351.50.01103=530N合计NG2K= 771.75+1412.4+530 = 2714.15 N内立杆竹笆板NG2K-1 =（11lalb0.14）/2103+（11lalc0.14）/2103= （111.051.50.14+110.351.50.14）/2103= 1617 N纵向横杆（搁置悬挑部分的竹笆板用）NG2K-2 = 11laG1 = 111.50.0384103= 633.6 N合计NG2K = 1617+633.6 = 2250.6 N3.1.4施工均布活荷载按规范规定，取最不利情况，按荷载最大的装修脚手架考虑，即同时3层作业层施工：外立杆 NQK外 =3lalbqk/2 = 31.51.052/2=4.725kN内立杆 NQK内 =3lalbqk/2 + 3lalcqk =4.725+0.31.523 = 7.425kN3.1.5垂直荷载组合外立杆N1 =1.2(NG1K + NG2K)+1.4NQK外=1.2(4.4117+2.7142)+1.44.725=15.166 kN内立杆N2 =1.2(NG1K + NG2K)+1.4NQK内=1.2(4.4117+2.2506)+1.47.425=18.390 kN3.2水平悬挑梁设计本工程悬挑架采用钢丝绳张拉型钢悬臂式结构，水平悬挑型钢梁采用I18工字钢，长2.9m（局部4.4m），在二层楼面上预埋216的圆钢对工字钢进行背焊固定，距外墙边1.3m。根据钢结构设计规范（GB500172023）规定进行下列计算与验算：计算模型：计算时不考虑工字钢末端斜拉钢丝绳的作用，钢丝绳的承载力作为安全储备。I18工字钢截面特性：Wx=152.2103mm3,I=1369.9104mm4,自重q=0.2299 kN/m，弹性模量E=206103N/mm2，翼缘宽度b=70mm，翼缘平均厚度=10.5mm，高度h=180mm。最大弯矩Mmax =N11.4+ N20.35+ q1.52/2=15.1661.4+18.3900.35+0.22991.52/2 =27.928kNm强度验算= Mmax /（xWx）x-截面发展系数，对I形截面，查表得：x = 1.05；Wx -对x轴的净截面抵抗矩，查表得：Wx=152.2103mm3。f -型钢的抗弯强度设计值，Q235钢，取f=215N/mm2。=27.928106/（1.05152.2103）=174.75N/mm2f=215N/mm2安全。整体稳定验算根据刚结构设计的规范（GBJ17-88）的规定，轧制普通工字钢受弯要考虑整体稳定问题。按附录一之（二），本悬臂梁跨长1.4米折算成简支梁，其跨度为21.4=2.8米，按下列公式计算整体稳定系数：=（570b/l1h）235/s= 5707010.5/（2800180） 235/215 = 0.9086则悬挑梁弯曲应力为：= Mmax /（Wx）=27.928106/（0.9086116.8103）=210.88N/mm2f=215N/mm2安全。刚度验算 = N1l3/3EI+ N2a2(3l-a)/6EIN1、N2-作用于水平悬挑梁上的内、外立杆荷载（KN）；E-弹性模量，E=206103N/mm2。I-钢材的抗弯强度设计值，Q235钢，取f = 215N/mm2。 =(15.16610314003)/(32.061051369.9104)+18.3901033502(31400-350)/(62.061051369.9104) =5.428mmL/250=1400/250=5.6mm，满足规定。 I18号工字钢后部锚固钢筋设计锚固钢筋的承载力验算锚固选用216圆钢预埋在二层平板上，吊环承受的拉力为：N3 = Mmax /1.3 = 27.928 /1.3 = 21.48 KN 吊环承受的拉应力为：= N/A =21.48103/（20.785162）= 53.45 N/mm2=215 N/mm2满足规定。锚固钢筋的焊缝验算 = F/（lW）F-作用于锚固钢筋上的轴心拉力设计值，F=F3=17297N；lW-焊缝的计算长度，取lW=160-10=150mm。-焊缝的计算厚度，取16mm。 = 21.48103/（15016）=8.95 N/mm2=160 N/mm2满足规定。由计算结果可知，当挑梁采用I18号工字钢时，其强度、挠度、稳定性均符合规定，为安全计本工程另设立钢丝绳拉索，作为安全储备。四、立杆稳定性计算4.1无风荷载时，立杆稳定性计算： N/（A）fN 计算立杆最大垂直力设计值，取N=N2=18.390 kN；轴心受压构件的稳定系数，根据长细比查（JGJ1302023）附录C表C取值；根据第5.3.3条规定：立杆计算长度 l0 =kh=1.1551.5180=312cm长细比 ： = l0/i（钢管回转半径）= 312/1.58=197.5，查附录C，=0.185A 立杆的截面面积，查本规范附录B表B采用：A=489mm2立杆稳定性计算：N/（A）=18390/（0.185489）=203.28N/mm2f=215N/mm2,安全。4.2在风荷载作用下，立杆稳定性计算： N/（A）+MW/WfMW由风荷载设计值产生的弯矩，按本规范（5.3.4）式计算；W 钢管立杆的截面模量，查附录B表B：W=5.08cm3；由风荷载产生的弯矩计算水平风荷载标准值 k=0.7zs0z风压高度变化系数，查建筑结构荷载规范（GBJ9）： B类地区，脚手架高35.35m，查表得：z=1.495；s脚手架风荷载体型系数，按本规范4.2.4规定采用： 查表得：敞开式脚手架的挡风面积为1.81.50.089=0.2403m2 密目网的挡风系数取0.5，则在脚手架外立杆里侧满挂密目网后，脚手架综合挡风面积为：（1.81.5-0.2403）0.5+0.2403=1.47015m2其综合挡风系数为=1.47015/（1.81.5）=0.5455查规范表4.2.4，背靠开洞墙、满挂密目网的脚手架风载体型系数为1.3，即：s =1.30.5455=0.7092；0基本风压。根据建筑结构荷载规范（GBJ9）规定：0=0.45。k=0.70.451.4950.7092=0.334 KN/m由风荷载产生的弯矩计算MW = 0.851.4k la h2/10 = 0.851.40.3341.51.82/10 = 0.1932 KN.m立杆稳定性计算N/（A）+MW/W =18390/（0.185489）+0.1932106/(5.08103)= 241.31kN/mm2f=215 kN/mm2,不满足规定。结论：经计算，架体稳定性不能满足规定，不能直接将脚手架搭设到顶，应采用卸荷措施。本工程拟在9层平面设立钢丝绳斜拉并钢管斜撑卸荷结构，卸荷高度：43.01.351.0=14.35m。因此，架体稳定性计算时最大垂直力设计值取：N=15.023KN(9层以下荷载)。N/（A）+MW/W =15023/（0.185489）+0.1932106/(5.08103)= 204.09kN/mm2f=215 kN/mm2,安全。五、连墙件计算连墙构造对外脚手架的安全至关重要，必须引起高度重视，保证架体稳固。连墙拉筋用6.5钢筋拉到剪力墙上,顶撑用483.5钢管，水平距离4.5m，竖向距离为3.6米，具体布置详后附图3。5.1作用于脚手架上的水平风荷载标准值：k=0.334 KN（同脚手架稳定计算数值）由风荷载产生的连墙件轴向力设计值： N1w=1.4k Aw=1.40.3343.64.5=7.575 KN连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力N0，对双排脚手架取5.0KN连墙件轴向力设计值 Nl= N1w+N0=7.575+5=12.575KN26拉筋的承载力：N=2fys=22103.143.252=13.93KN N1w=12.575KN所以连墙件拉筋用26筋满足规定。5.2连墙设立的注意事项：保证杆件的连接可靠，扣件必须拧紧，垫木必须夹持稳固，避免脱出。装设连杆时应保持立杆的垂直度规定，避免拉杆时产生变形。连墙构造中的连墙杆或拉筋应垂直于墙面设立，并呈水平位置或稍可向脚手架一端倾斜，但不允许向上翘起。六、斜拉钢丝绳并钢管斜撑卸荷计算6.1构造设计及措施钢丝绳吊点水平间距以2个立杆纵距为准，即1.52=3.0m。为减少斜拉引起的水平力，避免立杆与小横杆连接扣件发生滑移，而引起立杆向内侧弯曲变形，应使斜拉钢丝绳与水平短横杆的交角尽量大，一般tan2.5-4.5为宜。本工程钢丝绳张拉高度3.6m，吊点距墙面1.4m，tan=3.6/1.4=2.571，见附图2。斜拉钢丝绳用手动葫辘拉紧后再固定，做到所有钢丝绳拉紧限度基本相同，避免钢丝绳受力不均匀。吊点必须在立杆与大横杆、小横杆的交点处，钢丝绳必须由大横杆底部兜紧。在吊点下方及内立杆与小横杆节点下附加斜撑杆，与钢丝绳共同受力。每个斜拉点设水平杆支撑在建筑物水平梁上，抵消斜拉钢丝绳水平方向拉力，防止脚手架水平方向变形。6.2荷载的取值与组合6.2.1计算基数：计算高度 H=14.35m 步 距 h=1.8m立杆纵距 la=1.5m 立杆横距 lb=1.05m查扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ302023）：钢管自重 G1=0.0384 KN/m 挡脚板自重G2=0.0132 KN/m安全网自重 G3=0.01 KN/m 外立杆至墙距 lc =1.40m施工荷载 qk= 3 KN/m2 内立杆至墙距 lc =0.35m6.2.2脚手架结构自重（涉及立杆、纵、横水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件）；查扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ302023）附表A-1得：架体每米高度一个立杆纵距的自重 gk1=0.1284KN/mNG1K = Hgk1 = 14.350.1284 = 1.843KN6.2.3构配件自重（涉及脚手板、防护栏杆、挡脚板、密目网等）外立杆竹笆板，按2步设一层计，共四层，单位荷重按0.14kN/m2计；NG2K-1 =（4lalb0.14）/2103=(41.051.50.14)/2103 = 441N栏杆、挡脚板（按4层计）查表4.2.1-2NG2K-2 =（24laG1+4G2）103=（241.50.0384+40.0132）103 =513.6N安全网NG2K-3 =HlaG3103 = 14.351.50.01103=215.25N合计NG2K= 441+513.6+215.25 = 1169.85 N内立杆竹笆板NG2K-1 =（4lalb0.14）/2103+（4lalc0.14）/2103= （41.051.50.14+40.351.50.14）/2103= 588 N纵向横杆（搁置悬挑部分的竹笆板用）NG2K-2 = 4laG1 = 41.50.0384103= 230.4 N合计NG2K = 588+230.4 = 818.4 N6.2.4施工荷载外立杆 NQK外 =2lalbqk/2 = 21.51.053/2=4.725kN内立杆 NQK内 =2lalbqk/2 + 2lalcqk =4.725+0.31.523 = 7.425kN6.2.5垂直荷载组合外立杆N1 =1.2(NG1K + NG2K)+1.4NQK外=1.2(1.843+1.1699)+1.44.725=10.230kN内立杆N2 =1.2(NG1K + NG2K)+1.4NQK内=1.2(1.843+0.8184)+1.47.425=13.589kN6.3卸荷结构计算6.3.1计算模型计算时按脚手架外立杆卸荷点以上的荷载由钢丝绳承担，内立杆卸荷点以上的荷载由内斜撑钢管承担，不考虑外斜撑钢管的作用（作为安全储备）。小横杆支承于砼墙柱上及加上连墙件的拉结，脚手架基本无侧向位移，小横杆支座可按可动铰支座考虑。如下图所示：6.3.2钢丝绳的承载力验算钢丝绳的计算拉力tan=3.6/1.4=2.571 =68.746 sin=0.932MC = 0 PXsin1.05-N11.05 = 0 PX =10.2301.05/(1.050.932) = 10.976 KN钢丝绳自身的极限承载力采用16（619）的钢丝绳，按下式求出其理论承载力：P理 =Pg/K -考虑钢丝绳受力不均匀的钢丝破断拉力换算系数，查表4-4-13得：=0.85；K- 钢丝绳使用安全系数，查表4-4-24得：K=8；Pg-钢丝绳破断拉力总和，查表4-4-14得：Pg=125.0KN。P理 =0.85125.0/8 = 13.281 KNPX =10.976 KN满足规定。6.3.3内斜撑钢管的承载力计算斜撑钢管的计算拉力Y = 0 Pnsin2 - N2 = 0 Pn =13.589/sin75.965 = 14.007 KN斜撑钢管的承载力验算483.5的钢管截面参数：截面积A=489mm2；回转半径i=15.8mm；自重38.4N/m强度验算： = Pn/A =14.007103/489=28.6 N/mm2f=215 N/mm2满足规定。刚度验算：=l0/i=(2500/sin75.965)/15.8=163.1=200(一般支撑)满足规定。6.4结论 钢丝绳、斜撑钢管的强度、刚度均满足规范规定规定。 卸荷结构满足规定，脚手架安全。七、安全措施：脚手架必须配合施工进度搭设，一次搭设高度不应超过相邻连墙件以上二步。每搭完一步脚手架后，应按下表的规定校正步距、纵距、横距及立杆的垂直度。底座应准确的放在焊在工字钢上的钢筋上。立杆搭设应符合下列规定：相邻立杆的对接扣件不得在同一高度内，立杆上的对接扣件应交错布置：两根相邻立杆的接头不应设立在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不小于500mm；各接头中心至主节点的距离不宜大与步距的1/3。当搭至有连墙件的构造点时，在搭设完该处的立杆、纵向水平杆、横向水平杆后，应立即设立连墙件。顶层立杆的搭接长度不应小于1m,应采用不少于2个旋转扣件固定，端部扣件盖板的边沿至杆端距离不应少于100mm。立杆顶端宜高出女儿墙上皮1m，高出檐口上皮1.5m。纵向水平杆搭设应符合下列规定：纵向水平杆宜设设立在立杆内侧，其长度不宜小于3跨。纵向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接。脚手架必须设立纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定在底座上皮不大于200mm处的立杆上。横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。当立杆基础不在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差不应大于1m。连墙件、剪刀撑、横向支撑的设立符合下列规定：本工程外脚手架高度小于50m，连墙件每3.6m4.5m设一根。连墙件宜靠近主节点设立，偏离主节点的距离不应大于300mm；连墙件应从第一步纵向水平杆处开始设立；宜优先采用菱形布置，也可采用方形、矩形布置；一字型、开口型脚手架的两端必须设立连墙件，连墙件的垂直距离不应大于建筑物的层高，并不应大于4m(2步)。当脚手架下部暂不能设连墙杆时可搭设抛撑。抛撑应采用通长杆件与脚手架可靠连接，与地面的倾角应在450600之间；连接点中心至主节点的距离不应大于300mm。抛撑应在连墙件搭设后拆除。当脚手架施工操作层高出连墙件二步时，应采用临时稳定措施，直到上一层连墙件搭设完后方可根据情况拆除。每道剪刀撑宽度不应小于4跨，且不应小于6m，斜杆与地面的倾角宜在450600之间；剪刀撑跨越立杆的最多根数剪刀撑斜杆与地面的倾角(a)450500600剪刀撑跨越立杆的最多根数(n)765本工程脚手架高度在24m以上，必须在外侧立面上连续设立剪刀撑，并应由底至顶连续设立。剪刀撑斜杆的接长宜采用搭接，搭接长度不应小于1m,应采用不少于2个旋转扣件固定。剪刀撑应随立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设。剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上，旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于150mm。扣件安装符合下列规定：扣件规格必须与钢管外径相同；螺栓拧紧扭力矩不应小于40N.m,且不应大于65N.m；在主节点处固定横向水平杆、纵向水平杆、剪刀撑等用的直角扣件、旋转扣件的中心点的互相距离不应大于150mm；对接扣件开口应朝上或朝内；各杆件端头伸出扣件盖板边沿的长度不应小于100mm。作业层、斜道的栏杆和挡脚板的搭设应符合下列规定：栏杆和挡脚板均应搭设在外立杆的内侧；上栏杆上皮高度应为1.2m；挡脚板高度不应小于180mm；中栏杆应居中设立。脚手板的铺设应符合下列规定：脚手板应铺满、铺稳，离开墙面120150mm;竹笆脚手板应按其主竹筋垂直于纵向水平杆铺设，且采用对接平铺四个角应用直径1.2mm的镀锌钢丝固定在纵向水平杆上。作业层端部脚手板探头长度应取150mm，其板长两端均应支承杆可靠地固定，脚手板探头应用直径3.2mm的镀锌钢丝固定在支承杆件上。在拐脚、斜道平台处的脚手板，应与横向水平杆可靠连接，防止滑动；自顶层作业层的脚手板往下计，宜每隔12m满铺一层脚手板。八、脚手架的拆除拆除脚手架时，应符合下列规定：拆除作业必须由上而下逐层进行，严禁上下同时作业；连墙件必须随脚手架逐层拆除，严禁先将连墙件整层或数层拆除后再拆脚手架；分段拆除高差不应大于2步，如高差大于2步，应增设连墙杆加固；当脚手架拆至下部最后一根长立杆的高度（约6.5m）时，应先在适当位置搭设临时抛撑加固后，再拆除连墙件；当脚手架采用分段、分立面拆除时，对不拆除的脚手架两端应采用如下规定设立连墙件和横向斜撑加固：两端必须设立连墙件，连墙件的垂直距离不应大于建筑物的层高，并不应大于4m(2步)。横向斜撑在同一节间，由底至顶层呈之字型连续布置，中间每隔6跨设立一道。卸料时各配件严禁抛掷至地面。九、安全管理：搭设脚手架人员必须是通过考核合格的专业架子工，上岗人员必须定期体检，合格者方可上岗。搭设脚手架人员必须戴安全帽，系安全带，穿防滑鞋。脚手架的构件质量与搭设质量应按规范进行检查验收，合格后方可准许使用。作业层上的施工荷载应符合规定，不得超载，不得将模板支架缆风绳泵送砼和砂浆的输送泵等固定在脚手架上，严禁悬挂起重设备。当有六级及六级以上大风和雾雨雪天气时应停止脚手架搭设与拆除作业。雨雪后上架作业应有防滑措施，并应扫除积雪。脚手架的安全检查与维护应按规范规定进行，安全网应按有关规定搭设或拆除。在脚手架使用期间，严禁拆除下列杆件：主节点处的纵横向水平杆，纵横向扫地杆。连墙件。临街搭设脚手架时，外侧应有防止坠物伤人的防护措施。在脚手架上进行电气焊作业时，必须有防火措施和专人看守。工地临时用电线路的架设及脚手架接地避雷措施等，应按规定设立。搭拆脚手架时财面应设围护栏和警戒标志，并有专人看守，严禁非操作人员入内。参考书目：1、建筑施工手册（第四版） 2、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ30-2023） 3、钢结构设计规范（GB500172023） 4、建筑结构荷载规范（GB500092023）大宇建筑工程有限公司2023年7月3日32